聚丙烯腈（PAN）纖維、瀝青和粘膠纖維是制造碳纖維的三種主要原料。其中，PAN纖維的碳化收率較高（40％-45％），由它制成的碳纖維突出地表現(xiàn)出高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)良性能。目前PAN基碳纖維產(chǎn)量較大，應(yīng)用最多，占碳纖維總產(chǎn)量的90％以上。最近幾年來(lái)，在世界高性能碳纖維研究領(lǐng)域，日本東麗公司占領(lǐng)先位置。瀝青基碳纖維雖有較高的模量，但強(qiáng)度較低。而要制得高性能瀝青基碳纖維，需先將瀝青原料轉(zhuǎn)化為中間相瀝青，在此過(guò)程中必須完全脫去原料中的雜質(zhì)及不溶物等，這使得成本增加，再加上其技術(shù)難度大，固發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)遜色于PAN基碳纖維。粘膠基碳纖維在軍工生產(chǎn)和航天飛行器中還有特殊的應(yīng)用價(jià)值，但是從總的發(fā)展趨勢(shì)看，由于粘膠纖維碳化率低(20％一30％)，熱解時(shí)化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜，加工過(guò)程比較長(zhǎng)以及能耗較多，今后有被PAN基碳纖維取代的趨勢(shì)。

 

美國(guó)聯(lián)合碳化物公司（ＵＣＣ）于1959年開(kāi)始最早生產(chǎn)粘膠基碳纖維，20世紀(jì)五六十年代是粘膠基碳纖維的鼎盛時(shí)期，雖然目前已開(kāi)始衰退，但是它作為耐燒蝕材料至今仍占有一席之地。1959年，日本研究人員發(fā)明了用聚丙烯腈PAN原絲制造碳纖維的新方法。在此基礎(chǔ)上，英國(guó)皇家航空研究院研制出了制造高性能PAN基碳纖維的技術(shù)流程，使其發(fā)展駛?cè)肓丝燔?chē)道，PAN基碳纖維成為當(dāng)前碳纖維工業(yè)的主流，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90％左右。1974年，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司開(kāi)始了高性能中間相瀝青基碳纖維Ｔhor-nel--Ｐ55的研制，并取得成功。目前Ｔhor-nel-Ｐ系列高性能瀝青碳纖維仍是最好的產(chǎn)品，這樣就形成了PAN基、瀝青基和粘膠基碳纖維的三大原料體系。我國(guó)從20世紀(jì)60年代后期開(kāi)始研制碳纖維，至今已有30多年的歷史。1976年在中科院山西煤炭化學(xué)研究所建成我國(guó)第一條PAN基碳纖維擴(kuò)大試驗(yàn)生產(chǎn)線，產(chǎn)品性能基本達(dá)到日本東麗公司的Ｔ200，國(guó)內(nèi)也叫做高強(qiáng)Ｉ型碳纖維。我國(guó)從“六五”開(kāi)始研制高強(qiáng)ＩＩ型碳纖維（相當(dāng)于Ｔ300），但歷經(jīng)20年，產(chǎn)品性能指標(biāo)仍未達(dá)到Ｔ300標(biāo)準(zhǔn)，至今仍處于中試放大階段。專(zhuān)家認(rèn)為，制約我國(guó)碳纖維發(fā)展的“瓶頸”是PAN原絲質(zhì)量沒(méi)有真正過(guò)關(guān)。碳纖維具有高比強(qiáng)度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕，抗蠕變，導(dǎo)電，傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。它既可以作為結(jié)構(gòu)材料的增強(qiáng)基承載負(fù)荷，又可作為功能材料廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、體育、汽車(chē)、醫(yī)療等領(lǐng)域。目前幾乎沒(méi)有什么其他材料兼具如此眾多的特性，因此，近十幾年來(lái)碳纖維得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

 

由于聚丙烯腈基碳纖維下游發(fā)展迅速以及應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，之所以也導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外很多公司的高度關(guān)注，也讓很多企業(yè)在建或擴(kuò)建該產(chǎn)品，使得該產(chǎn)品的產(chǎn)能正在逐年增加著。下表1為世界各地部分聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)廠家與產(chǎn)能情況！

 

表1   世界各地地區(qū)聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)廠家及產(chǎn)能情況

公司名稱(chēng)		2007年	2008年	2009年	2010年
東麗集團(tuán)	東麗（日）	7000	7300	8000
	Soficar（法）	3400	5200	5200
	CFA（美）	3600	5400	5400
	合計(jì)	14000	17900	18600	25000
東邦Tenax集團(tuán)	東邦Tenax	3700	6400	6400
	TTE（德）	3400	3400	5100
	TTA（美）	700	700	700	2000
	合計(jì)	7800	10500	12200	13500
三菱人造絲集團(tuán)	三菱人造絲	5400	5400	8100
	Garfil（美）	2000	2000	2000
	SGL（英）	750	750	750
	合計(jì)	8150	8150	10850
其他公司	日本碳素	100	200	300	600
	Hexcel（美）	4200	4200	7200
	氰特（美）	1900	4000	7000	7000
	臺(tái)灣塑膠（臺(tái)灣）	3900	6150	8750	8570
	合計(jì)	10100	14550	23250
小絲束合計(jì)		40050	51100	64900
大絲束合計(jì)		11800	12100	17400
總計(jì)		51850	63200	82300